植物根器官空间转录组实验难点解析

“咬定青山不放松，立根原在破岩中”，植物根系是支撑植株生长、吸收养分水分的核心器官，每一段根系的分化生长，都藏着植物发育的精密密码，而解锁这份密码的关键，正是前沿的植物空间转录组技术。植物空间转录组技术可以精准捕捉根器官不同组织（根冠、分生区、伸长区、成熟区、根毛、维管柱等）的基因表达空间定位，揭开根器官形态建成、功能分化与养分吸收的分子密码，成为植物发育生物学与作物育种研究的前沿利器。

根之构造：植物支撑与吸收核心

首先，我们以双子叶植物根纵剖面结构示意图，逐一拆解每个结构的核心功能与生物学作用，植物的养分吸收、水分运输、支撑生长等生命活动，均依赖这些结构（根冠、分生区、伸长区、成熟区、表皮、皮层、维管柱）的协同作用，最终完成植株从幼苗到成株的发育。

实验瓶颈：攻坚根器官之难

植物根器官空间转录组实验难度高于地上营养器官，在取样、实验环节中存在显著瓶颈。

• 实验取样环节：根系深埋土壤易附着微生物与杂志，根尖分生区、根毛等关键组织纤细微小，取材易造成结构断裂与污染，空间信息易丢失；
• 包埋环节：幼嫩根系含水量高、老根木质化坚硬，OCT包埋难以贴合组织，易出现空隙导致结构变形；
• 冷冻切片环节：幼根高含水量易形成冰晶，老根木质化导致切片易碎，均会造成细胞破损、RNA降解；
• 透化捕获环节：根厚细胞壁+木质化组织导致透化不均；根系分泌物多糖、单宁、木质素等次生代谢物易降解RNA并抑制建库。

实验专家问答：直击根茎研究痛点

针对以上植物空间转录组的的瓶颈，本期我们继续来到青岛实验研发中心，为各位老师和同学梳理解答植物根器官空间转录组实验相关的痛点，希望对于正在开展相关实验研究的你，能提供切实可行的解决方案、规避实验误区，助力大家高效推进实验进程、提升实验成功率。

重磅研究：高分成果速览

追踪从陆地向空中过渡的大气类耕地的进化和遗传足迹

文章题目：Tracing the evolutionary and genetic footprints of atmospheric tillandsioids transition from land to air

发表时间：2024年11月

期刊：Nature Communications

空间转录组技术：BMKMANU S1000

主要成果：该研究以凤梨科附生植物空气凤梨亚科为模式植物，探讨其起源、进化和多样性。该研究采用多组学方法，解析了空气凤梨的起源与进化时间、地点，探讨了推动其进化的动力学因素，并揭示了其独特适应性器官特征的遗传基础，以及在空中环境中获取营养的生存策略。

空间转录组分析揭示了杨树根系的新生能力

文章题目：Spatial transcriptome analysis reveals de novo regeneration of poplar roots

发表时间：2024年10月

期刊：Horticulture Research

空间转录组技术：BMKMANU S1000

主要成果：该研究建立了杨树根再生的空间转录组图谱，采用了拟时序轨迹分析方法，成功绘制了从形成层细胞到根原基细胞的分化路径，展示了细胞分化的复杂性和动态性；同时，研究还发现了两个潜在关键基因SAC56和LOS1，揭示了杨树根再生的位置空间组学信息，为未来改进植物扦插繁殖技术提供了数据基础。

百创S系列根器官空间转录组经验展示（部分）

依托植物空间转录组全链条技术优化，百创S系列空间转录组目前已积累50+例根器官样本的项目经验，涉及禾本科、锦葵科、石蒜科、松科、茄科、豆科等多个物种，样本基因捕获量、有效细胞数等关键指标表现优异，可精准捕捉根器官不同细胞、不同区域的基因表达差异，为相关科研研究提供可靠的数据支撑。

百迈客生物基于成熟的根器官专属实验与分析体系，可针对根器官发育调控网络、根器官养分吸收与逆境响应等研究方向，为科研工作者定制个性化空间转录组方案，助力多物种根器官相关基础科研与分子育种突破！

百迈客生物空间转录组测序在植物中应用的技术难题包括植物组织冷冻包埋、冷冻切片染色、组织优化、数据分析，特别是针对植物空间转录组数据分析，目前植物空间转录组已在千余种物种上积累丰富经验，建立植物组织透化体系，主要包括根，茎，叶，花，幼嫩果实，种子等组织类型。其BMKMANU S系列空间转录组技术（http://www.biomarker.com.cn）作为百迈客生物自主研发、专为植物样本特性深度优化的空间转录组技术平台，针对植物根茎木质化程度高、细胞壁厚、多糖/单宁干扰强、组织致密等痛点，从样本制备、捕获效率到数据分析全链条完成了植物专属适配，彻底打破了10× Visium等动物源平台在植物研究中的适配性瓶颈，已成为非模式植物、粮食作物、经济作物、林木等研究的首选技术，深度覆盖植物科学全场景研究。